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简答题

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本原料,普通锌锰干电池的电池反应式为:

2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2.工业上以软锰矿为原料,利用硫酸亚铁制备高纯度二氧化锰的流程如下(软锰矿中所有金属元素在酸性条件下均以阳离子形式存在):

某软锰矿的主要成分为MnO2,还含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.24%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物.部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH及部分硫化物的Ksp(均为25℃时)见下表,回答下列问题:

(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要化学方程式为:______

(2)滤渣A的主要成分为______

(3)加入MnS的目的是除去______杂质.

(4)碱性锌锰电池中,MnO2参与的电极反应式为______

(5)从废旧碱性锌锰电池中可回收利用的物质有______(写两种)

正确答案

解:(1)根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4,Fe2+被氧化为Fe3+,故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁,根据元素守恒还有水生成,反应方程式为2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO43+2H2O.

故答案为:2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO43+2H2O.

(2)酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+,加氨水调pH至5.4,结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知,Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,其它离子不沉淀,故滤渣A的主要成分为

Fe(OH)3和Al(OH)3

故答案为:Fe(OH)3和Al(OH)3

(3)根据题中硫化物的Ksp可知,加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+

故答案为:Cu2+、Zn2+

(4)碱性锌锰干电池中Zn作负极,则MnO2作正极得电子,其电极反应式应为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-

故答案为:MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-

(5)从碱性锌锰干电池的原料可知,其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO2

故答案为:锌、二氧化锰.

解析

解:(1)根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4,Fe2+被氧化为Fe3+,故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁,根据元素守恒还有水生成,反应方程式为2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO43+2H2O.

故答案为:2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO43+2H2O.

(2)酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+,加氨水调pH至5.4,结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知,Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,其它离子不沉淀,故滤渣A的主要成分为

Fe(OH)3和Al(OH)3

故答案为:Fe(OH)3和Al(OH)3

(3)根据题中硫化物的Ksp可知,加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+

故答案为:Cu2+、Zn2+

(4)碱性锌锰干电池中Zn作负极,则MnO2作正极得电子,其电极反应式应为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-

故答案为:MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-

(5)从碱性锌锰干电池的原料可知,其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO2

故答案为:锌、二氧化锰.

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无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等.工业上由铝土矿(A12O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下.

(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为______

(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为______,在标准状况下,吸收112L Cl2需要______mol Na2SO3

(3)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,经洗涤、灼烧、冷却、称重.试写出测定无水AlCl3产品纯度的过程中有关反应的离子方程式:

____________

(4)工业上另一种由铝灰为原料制备无水AlCl3工艺中,最后一步是由AlCl3•6H2O脱去结晶水制备无水AlCl3,实现这一步的操作方法是______

(5)工业上铝土矿经提纯后可冶炼铝,写出在950-970℃和Na3AlF6作用下进行电解制铝反应的化学方程式______

(6)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取16.25克无水AlCl3样品溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,残留固体质量为0.32克,则AlCl3产品的纯度为______

正确答案

解:(1)根据工艺流程可知氯化炉的产物,经冷却、升华可制备无水AlCl3,说明氯化炉的产物中含有A1C13,冷凝器尾气含有CO,所以Al2O3、C12和C反应,生成A1C13和CO,反应方程式为A12O3+3C12+3C2A1C13+3CO,

故答案为:A12O3+3C12+3C2A1C13+3CO;

(2)Cl2有强氧化性,将SO32-氧化为SO42-,自身被还原为2C1-.反应离子方程式为SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+

在标准状况下,112L Cl2的物质的量为5mol,则由方程式可知应消耗5molNa2SO3

故答案为:SO32-+C12+H2O=SO42-+2C1-+2H+;5;

(3)除杂过程中铁离子与氢氧根离子结合成氢氧化铁沉淀,铝离子与氢氧根离子结合成偏铝酸根和水,

离子方程式为:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,

故答案为:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;

(4)氯化铝溶液发生水解,将AlCl3•6H2O脱水制备无水氯化铝可在HCl气流中加热脱结晶水,

故答案为:在干燥HCl气流中加热;

(5)氧化铝在950-970℃和Na3AlF6作用下进行电解生成铝和氧气,方程式为2A12O34Al+3O2↑,

故答案为:2A12O34Al+3O2↑.

(6)根据铁原子守恒,令含有杂质FeCl3质量为mg,则

Fe2O3~~~~~2FeCl3

160            325

0.32g           mg

所以 =,解得,m=0.65g,

所以AlCl3产品的纯度为×100%=96%,

故答案为:96%.

解析

解:(1)根据工艺流程可知氯化炉的产物,经冷却、升华可制备无水AlCl3,说明氯化炉的产物中含有A1C13,冷凝器尾气含有CO,所以Al2O3、C12和C反应,生成A1C13和CO,反应方程式为A12O3+3C12+3C2A1C13+3CO,

故答案为:A12O3+3C12+3C2A1C13+3CO;

(2)Cl2有强氧化性,将SO32-氧化为SO42-,自身被还原为2C1-.反应离子方程式为SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+

在标准状况下,112L Cl2的物质的量为5mol,则由方程式可知应消耗5molNa2SO3

故答案为:SO32-+C12+H2O=SO42-+2C1-+2H+;5;

(3)除杂过程中铁离子与氢氧根离子结合成氢氧化铁沉淀,铝离子与氢氧根离子结合成偏铝酸根和水,

离子方程式为:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,

故答案为:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;

(4)氯化铝溶液发生水解,将AlCl3•6H2O脱水制备无水氯化铝可在HCl气流中加热脱结晶水,

故答案为:在干燥HCl气流中加热;

(5)氧化铝在950-970℃和Na3AlF6作用下进行电解生成铝和氧气,方程式为2A12O34Al+3O2↑,

故答案为:2A12O34Al+3O2↑.

(6)根据铁原子守恒,令含有杂质FeCl3质量为mg,则

Fe2O3~~~~~2FeCl3

160            325

0.32g           mg

所以 =,解得,m=0.65g,

所以AlCl3产品的纯度为×100%=96%,

故答案为:96%.

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资料显示:

a.Na2S2O3、BaS2O3、BaS均易溶于水.

b.SO2、Na2S、Na2CO3反应可生成Na2S2O3

某化学小组据此进行了制备硫代硫酸钠(Na2S2O3)的探究,实验制备装置如图所示(省略夹持装置):

回答问题:

(1)仪器a的名称是______

(2)装置A中发生反应的化学方程式是______

(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率.

①B中最好盛装的液体是______

a.蒸馏水  b.饱和Na2SO3溶液   c.饱和NaHSO3溶液  d.饱和NaHCO3溶液

②如使SO2缓慢进入烧瓶C,正确的操作是______

(4)在装置C中生成Na2S2O3

①完成反应方程式:______SO2+______Na2S+______Na2CO3=______Na2S2O3+______

②反应开始先使A中发生反应一会儿,再使C中反应发生,其原因是______

③结束反应后,取C中溶液,经______、结晶、过滤、洗涤、干燥、得到Na2S2O3•5H2O.

(5)完成对所得产品的检测的实验:

正确答案

解:(1)仪器a的名称是分液漏斗,故答案为:分液漏斗;

(2)浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫和硫酸钠,反应方程式为:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O,故答案为:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O;

(3)①装置B中所盛放的液体应不能够与二氧化硫反应,二氧化硫能够溶于水,能够与亚硫酸钠和碳酸氢钠溶液反应,故答案为:C;

②如使SO2缓慢进入烧瓶C,应使A中缓慢反应,控制分液漏斗的活塞,使浓硫酸缓慢滴入A中,故答案为:控制分液漏斗的活塞,使浓硫酸缓慢滴入A中;

(4)①S元素在二氧化硫中为+4价,在硫化钠中为-2价,反应后为+2价,所以二氧化硫和硫化钠物质的量之比为2:1,据原子守恒,二氧化硫钱的化学计量数为4,硫化钠的化学计量数为2,据原子守恒,还生成二氧化碳,化学方程式为4SO2+2Na2S+Na2CO3=3Na2S2O3+CO2,故答案为:4;2;1;3;CO2

②先使C中充满二氧化硫,C中才能反应,故答案为:A中反应一会生成二氧化硫,C中才能反应;

③将Na2S2O3结晶析出的操作应为:蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,故答案为:蒸发;

(5)向溶液中滴加过量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明杂志可能有Na2CO3、Na2SO3、Na2SO4,向沉淀中加入过量盐酸,沉淀完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,说明没有Na2SO4,一定有Na2SO3,可能有Na2CO3,据反应方程式,消耗0.100 0mol•L-1×0.01810L=0.001810mol碘,能够反应0.00362mol硫代硫酸钠,质量为0.00362mol×248g/mol=8.9776g,所以产品纯度为×100%≈×100%,故答案为:Na2SO3;Na2SO3;Na2S;Na2CO3;Na2SO4×100%.

解析

解:(1)仪器a的名称是分液漏斗,故答案为:分液漏斗;

(2)浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫和硫酸钠,反应方程式为:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O,故答案为:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O;

(3)①装置B中所盛放的液体应不能够与二氧化硫反应,二氧化硫能够溶于水,能够与亚硫酸钠和碳酸氢钠溶液反应,故答案为:C;

②如使SO2缓慢进入烧瓶C,应使A中缓慢反应,控制分液漏斗的活塞,使浓硫酸缓慢滴入A中,故答案为:控制分液漏斗的活塞,使浓硫酸缓慢滴入A中;

(4)①S元素在二氧化硫中为+4价,在硫化钠中为-2价,反应后为+2价,所以二氧化硫和硫化钠物质的量之比为2:1,据原子守恒,二氧化硫钱的化学计量数为4,硫化钠的化学计量数为2,据原子守恒,还生成二氧化碳,化学方程式为4SO2+2Na2S+Na2CO3=3Na2S2O3+CO2,故答案为:4;2;1;3;CO2

②先使C中充满二氧化硫,C中才能反应,故答案为:A中反应一会生成二氧化硫,C中才能反应;

③将Na2S2O3结晶析出的操作应为:蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,故答案为:蒸发;

(5)向溶液中滴加过量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明杂志可能有Na2CO3、Na2SO3、Na2SO4,向沉淀中加入过量盐酸,沉淀完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,说明没有Na2SO4,一定有Na2SO3,可能有Na2CO3,据反应方程式,消耗0.100 0mol•L-1×0.01810L=0.001810mol碘,能够反应0.00362mol硫代硫酸钠,质量为0.00362mol×248g/mol=8.9776g,所以产品纯度为×100%≈×100%,故答案为:Na2SO3;Na2SO3;Na2S;Na2CO3;Na2SO4×100%.

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焦亚硫酸钠(化学式为Na2S2O5)是一种常用的食品抗氧化剂,Na2S2O5中硫元素的化合价为______,工业上制备Na2S2O5的方法有多种,下面是其中的一种生产工艺流程图.

(1)晶体Ⅰ的成分是______,操作Ⅱ包括过滤、洗涤、干燥,则洗涤剂最好是______,干燥时需要在还原性气候或惰性气体氛围下,其原因______

(2)写出有关反应方程式:CuS灼烧______,反应釜Ⅱ:______

正确答案

解:一般的化合物中O元素化合价为-2价、Na元素化合价为+1,根据化合物中各元素化合价的代数和为0得S元素化合价==+4,

故答案为:+4;

将氯化钠溶液中加入反应釜I中,通入氨气、二氧化碳,碳酸氢钠溶解度较小,所以发生反应NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl,析出NaHCO3晶体;将晶体I溶于水,然后向反应釜II中加入SO2,发生反应2NaHCO3+2SO2=Na2S2O5+2CO2+H2O,向反应釜II中加入等体积乙醇得到晶体II,则晶体II为Na2S2O5,过滤、洗涤得到纯品;

将CuS在空气中灼烧,发生反应2CuS+3O22CuO+2SO2,得到的黑色固体CuO,将CuO溶于稀硫酸,生成硫酸铜,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥得到硫酸铜,

(1)通过以上分析知,晶体Ⅰ的成分是NaHCO3,操作Ⅱ包括过滤、洗涤、干燥,则洗涤剂最好是乙醇,因为Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3,干燥时需要在还原性气候或惰性气体氛围下,其原因Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成Na2SO4

故答案为:NaHCO3;无水乙醇;Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成Na2SO4

(2)CuS灼烧方程式为2CuS+3O22CuO+2SO2,反应釜Ⅱ反应方程式为2NaHCO3+2SO2=Na2S2O5+2CO2+H2O,

故答案为:2CuS+3O22CuO+2SO2;2NaHCO3+2SO2=Na2S2O5+2CO2+H2O.

解析

解:一般的化合物中O元素化合价为-2价、Na元素化合价为+1,根据化合物中各元素化合价的代数和为0得S元素化合价==+4,

故答案为:+4;

将氯化钠溶液中加入反应釜I中,通入氨气、二氧化碳,碳酸氢钠溶解度较小,所以发生反应NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl,析出NaHCO3晶体;将晶体I溶于水,然后向反应釜II中加入SO2,发生反应2NaHCO3+2SO2=Na2S2O5+2CO2+H2O,向反应釜II中加入等体积乙醇得到晶体II,则晶体II为Na2S2O5,过滤、洗涤得到纯品;

将CuS在空气中灼烧,发生反应2CuS+3O22CuO+2SO2,得到的黑色固体CuO,将CuO溶于稀硫酸,生成硫酸铜,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥得到硫酸铜,

(1)通过以上分析知,晶体Ⅰ的成分是NaHCO3,操作Ⅱ包括过滤、洗涤、干燥,则洗涤剂最好是乙醇,因为Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3,干燥时需要在还原性气候或惰性气体氛围下,其原因Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成Na2SO4

故答案为:NaHCO3;无水乙醇;Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成Na2SO4

(2)CuS灼烧方程式为2CuS+3O22CuO+2SO2,反应釜Ⅱ反应方程式为2NaHCO3+2SO2=Na2S2O5+2CO2+H2O,

故答案为:2CuS+3O22CuO+2SO2;2NaHCO3+2SO2=Na2S2O5+2CO2+H2O.

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新化一中化学奥赛小组在Fe(OH)3胶体的制备实验中,有甲、乙、丙三名同学分别进行了如下操作:

甲同学:向1mol•L-1的FeCl3溶液中加少量NaOH溶液.

乙同学:直接加热饱和FeCl3溶液.

丙同学:向25mL沸水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液;继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热.

试回答下列问题:

(1)其中操作正确的同学是______

(2)证明有Fe(OH)3胶体生成的实验操作是______写出制得Fe(OH)3胶体的化学方程式______

(3)在胶体中加入电解质溶液或带有相反电荷的胶体微粒能使胶体微粒沉淀出来.丁同学利用所制得的Fe(OH)3胶体进行实验:①将其装入U形管内,用石墨作电极,通电一段时间后发现阴极区附近的颜色逐渐变深,这表明Fe(OH)3胶体微粒带______(填“正”或“负”)电荷.②向其中加入饱和Na2SO4溶液,产生的现象是______

正确答案

解:(1)甲同学向1mol•L-氯化铁溶液中加入少量的NaOH溶液,会发生复分解反应生成红褐色沉淀,乙同学直接加热饱和FeCl3溶液,三价铁会水解生成红褐色沉淀,制备氢氧化铁胶体的方法:向25ml沸水中逐滴加入1~2mL FeCl3饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,

故答案为:丙同学;

(2)胶体具有丁达尔效应:当光束通过胶体时,从侧面观察到一条光亮的“通路”,氯化铁水解生成氢氧化铁胶体,化学方程式:FeCl3+3H2O(沸水)⇌Fe(OH)3(胶体)+3HCl,

故答案为:用激光笔照射溶液,若出现明显的光路,则说明有Fe(OH)3胶体生成;FeCl3+3H2O(沸水)⇌Fe(OH)3(胶体)+3HCl;

(3)胶体具有电泳性质,电泳实验证明了胶体胶粒带点,胶粒向负极移动,说明Fe(OH)3胶粒带正电,胶体具有聚沉的性质,向胶体中加入可溶性的盐、加热、搅拌等条件会使胶体聚沉,

故答案为:正;有红褐色沉淀生成.

解析

解:(1)甲同学向1mol•L-氯化铁溶液中加入少量的NaOH溶液,会发生复分解反应生成红褐色沉淀,乙同学直接加热饱和FeCl3溶液,三价铁会水解生成红褐色沉淀,制备氢氧化铁胶体的方法:向25ml沸水中逐滴加入1~2mL FeCl3饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,

故答案为:丙同学;

(2)胶体具有丁达尔效应:当光束通过胶体时,从侧面观察到一条光亮的“通路”,氯化铁水解生成氢氧化铁胶体,化学方程式:FeCl3+3H2O(沸水)⇌Fe(OH)3(胶体)+3HCl,

故答案为:用激光笔照射溶液,若出现明显的光路,则说明有Fe(OH)3胶体生成;FeCl3+3H2O(沸水)⇌Fe(OH)3(胶体)+3HCl;

(3)胶体具有电泳性质,电泳实验证明了胶体胶粒带点,胶粒向负极移动,说明Fe(OH)3胶粒带正电,胶体具有聚沉的性质,向胶体中加入可溶性的盐、加热、搅拌等条件会使胶体聚沉,

故答案为:正;有红褐色沉淀生成.

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